Marcos Históricos da Computação

Os primeiros instrumentos e máquinas de calcular

Ano

Local

Marco

Descrição + imagem

2.700 AC

Babilônia

Egito

Grécia

Roma

Índia

China

Japão

Nativos americanos

Ábaco

Os primeiros ábacos tiveram origem na Babilônia/Mesopotâmia em torno de 2.700 AC. O ábaco era usado para realizar contagens e cálculos e sua forma evoluiu ao longo da história em diferentes culturas. Ainda hoje é empregado em certos países.[pic 1]

Calculadora de Schickard 

Máquina de Napier

Máquina de Pascal

Máquina de Leibniz

Arithmometers de Charles Thomas de Colmar

Máquina Diferencial de Babbage

Máquina Analítica de Babbage

Programação e Ada Lovelace

Máquinas mecânicas e eletromecânicas de calcular e a origem da transmissão de dados

Ano

Local

Marco

Descrição

1804

França

Máquina de Jacquard

Joseph Marie Jacquard (1752-1834) construiu o primeiro tear mecânico automatizado que utilizava cartões perfurados para produzir tecidos com desenhos. Esta forma de entrar dados e instruções em máquinas foi usada posteriormente em máquinas tabuladoras e computadores.[pic 2]

Álgebra de George Boole

Rele de Joseph Henry

Telégrafo e o código de Samuel Morse

Telefone de Antonio Meucci e Alexander Grahan Bell

Máquina de Hollerith

Tubo de raios catódicos de Ferdinand Braun

Televisão de Philo Farnsworth e Vladimir Zworykin

Máquina eletromecânica de Stibitz

Primeiros computadores e seu uso científico e militar

Ano

Local

Marco

Descrição

1879

Inglaterra

Válvula Eletrônica de Edison, Preese e Fleming

A história dos amplificadores valvulados remete ao final do século passado, mais precisamente em 1879, quando Thomas Edison acendeu a primeira lâmpada e notou que depois de um tempo ela ficava preta. A lâmpada, constituída de um filamento de carvão dentro – no vácuo – de uma âmpola de vidro, ficava preta porque partículas do carvão se soltavam do filamento e batiam contra o vidro da ampola. Para corrigir isso, Edson colocou um fio metálico ligado a uma carga positiva e notou que havia uma corrente elétrica entre o filamento e o fio. Estava criada a primeira válvula.

Thomas Edson não conseguiu achar uma aplicação prática para a válvula e muitos outros nomes tiveram papel importante na evolução da válvula até ela se tornar componente principal de TVs, rádios e vários outros equipamentos eletrônicos no meio do século passado. Entre esses nomes, temos W. R. Preece, John Ambrose Flemming e Lee De Forest, sendo o último o pesquisador que descobriu que colocando uma grade com carga negativa entre o filamento e o fio (hoje chamado de placa), uma corrente maior era produzida entre o filamento e a placa e que pequenas variações de tensão (voltagem) na grade se traduziam em grandes mudanças na quantidade de corrente elétrica circulando entre filamento e placa.

Com o passar dos anos, a válvula evoluiu e de início à criação de dispositivos de rádio. Posteriormente, esses dispositivos foram evoluindo, a válvula foi ganhando novos formatos e utilidades e a partir daí começaram a surgir diversos equipamentos que se utilizavam da invenção de Thomas Edson, como TVs, Rádios, Conversores e outros.

[pic 3]

1936

Inglaterra

Máquina de Turing de Alan Turing

Alan Turing (1912-1954) foi um matemático britânico que se dedicou ao estudo matemático da programação. A Máquina de Turing é um modelo abstrato do funcionamento de computadores, sendo constituída por:

1. Uma fita que é dividida em células, uma adjacente à outra. Cada célula contém um símbolo de algum alfabeto finito. O alfabeto contém um símbolo especial branco (aqui escrito como ¬) e um ou mais símbolos adicionais. Assume-se que a fita é arbitrariamente extensível para a esquerda e para a direita, isto é, a máquina de Turing possui tanta fita quanto é necessário para a computação. Assume-se também que células que ainda não foram escritas estão preenchidas com o símbolo branco.
2. Um cabeçote, que pode ler e escrever símbolos na fita e mover-se para a esquerda e para a direita.
3. Um registrador de estados, que armazena o estado da máquina de Turing. O número de estados diferentes é sempre finito e há um estado especial denominado estado inicial com o qual o registrador de estado é inicializado.
4. Uma tabela de ação (ou função de transição) que diz à máquina que símbolo escrever, como mover o cabeçote (para esquerda e para direita) e qual será seu novo estado, dados o símbolo que ele acabou de ler na fita e o estado em que se encontra. Se não houver entrada alguma na tabela para a combinação atual de símbolo e estado então a máquina pára.

Note que cada parte da máquina é finita; é sua quantidade de fita potencialmente ilimitada que dá uma quantidade ilimitada de espaço de armazenamento.[pic 4]

1944

Estados Unidos

Mark I ou ASCC (Automatic Sequence Controlled Calculator) de Howard Aiken

Howard Hathaway Aiken (1900-1973), um estudante de pós-graduação em física em Harvard em 1936, motivou a criação de um computador para resolver seu problema (resolução de equações diferenciais não-lineares). Em Harvard, teve contato com o trabalho de Babbage. Conseguiu apoio financeiro e técnico da IBM para desenvolver os computadores Mark. O Mark I (1944) apresentava memória com rodas contadoras para representação decimal, com capacidade de 72 palavras de 23 dígitos. A velocidade de operação era de três adições/subtrações por segundo, uma multiplicação em 6 segundos, ou um logaritmo ou função trigonométrica em pouco mais de um minuto. As operações eram lidas de uma fita perfurada (cerca de 7,5cm de largura) comum; o conceito de laço para operações repetitivas era suportando, bastando para isso colar os finais da fita perfurada. Dados eram lidos de fitas, cartões ou registradores com constantes. O Mark I era um equivalente eletromecânico do Engenho Analítico, tendo também se tornado conhecido como o Automatic Sequence Controlled Calculator (IBM ASCC). O orçamento, inicialmente previsto para cerca de US$15K, ultrapassou US$100K, envolvendo grande esforço da equipe de engenharia da IBM. Posteriormente, Aiken causou fúria a Watson (presidente da IBM) querendo assumir só o mérito no desenvolvimento de Mark I, o que motivou Watson a desenvolver máquinas que suplantassem estes esforços iniciais.

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1938

Alemanha

Z1 de Konrad Zuse

O Z1 foi desenvolvido por Konrad Zuse na Alemanha. Os principais resultados de Zuse incluem o desenvolvimento do Z1 (1938) e do Z3 (1941). O Z1 foi o primeiro computador binário, ainda mecânico, operando com números em ponto flutuante com expoentes de sete dígitos e mantissa de 16 bits, além de um bit de sinal. O programa era lido de uma fita (filme 35mm) perfurada, com dados entrados de um teclado numérico e saída apresentada em lâmpadas elétricas.

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1944

Pensilvânia

Lógica Binária, Arquitetura de Computadores e Von Neumann

John von Neumann era um matemático de reputação mundial, com publicações em diversas áreas da Matemática e da Física Matemática, professor visitante da Universidade de Princeton (1930-1933) e fazendo parte, desde 1933, do corpo de pesquisadores do prestigioso Instituto de Estudo Avançado (IAS) de Princeton. Entre os muitos interesses de von Neumann estava a resolução numérica de problemas para os quais não se conheciam soluções analíticas. Em função de tais interesses e com o início das atividades bélicas na Europa, von Neumann tornou-se consultor científico de várias agências governamentais ligadas às forças armadas, incluindo o Laboratório de Pesquisas Balísticas de Aberdeen (Maryland) e o Laboratório Científico de Los Alamos (New México), este último responsável pelo desenvolvimento da primeira bomba atômica.

Von Neumann foi cativado pela possibilidade de automatizar os cálculos e entrou em contato com alguns dos construtores. Entretanto, o contato mais importante e mais frutífero foi com o trabalho de construção do computador chamado ENIAC desenvolvido por J. Presper Eckert e John Mauchly, na Escola Moore da Universidade de Pensilvânia, sob contrato do Laboratório de Pesquisas Balísticas. O encontro de von Neumann com a equipe do ENIAC materializou-se, nos meados do ano de 1944, através de Herman H. Goldstine, um matemático que, recrutado pelas forças armadas, era na época tenente e oficial de ligação entre o Laboratório e a equipe. Este evento deu início à colaboração muito íntima e duradoura entre von Neumann e Goldstine. O projeto do ENIAC já estava então congelado e von Neumann contribuiu apenas para que os cientistas de Los Alamos fossem os primeiros usuários da máquina. Na mesma época, a Universidade de Pensilvânia celebrou um contrato suplementar para a construção de uma nova máquina, denominada EDVAC, proposta pouco antes por Eckert e Mauchly, mas cujas características ainda eram muito vagas. O novo projeto despertou enorme interesse de von Neumann que iniciou uma série de visitas regulares à Escola Moore, participando de reuniões relativas ao projeto, juntamente com Eckert, Mauchly, Goldstine e outros.Com o fim da guerra, em 1945, von Neumann iniciou gestões para a construção de outro computador, que seria utilizado para aplicações científicas em geral. Em função do seu prestígio científico, conseguiu convencer a direção do IAS a abrigar o projeto, apesar da conhecida vocação da instituição para a pesquisa pura. Von Neumann conseguiu também o apoio da empresa RCA, que acabava de estabelecer um laboratório de pesquisa na Universidade de Princeton. A principal colaboração da RCA seria na construção de memória a ser baseada em tubos iconoscópicos, semelhantes aos tubos de televisão. O empreendimento do IAS recebeu ainda o apoio do Exército e da Marinha americanos.Conjuntamente, constituem a inspiração para a arquitetura de quase todos os projetos de computadores subseqüentes àquela época, tanto no meio acadêmico quanto na indústria, originando o termo arquitetura de von Neumann. Entre os exemplos mais conhecidos podem ser citados ED-SAC de Cambridge, SEAC do National Bureau of Standards, ORDVAC e ILLIAC da Universidade de Illinois, JOHNNIAC da Rand Corporation. A influência continuou, especialmente nas empresas que passaram a atuar na área, notadamente a IBM e a UNIVAC. Uma expressão que se tornou comum nos meios computacionais, com certa conotação negativa, é o gargalo de von Neumann. A expressão parece ter sido usada pela primeira vez por Backus (1978), em 1977, em sua palestra de recepção do Prêmio Turing da ACM, intitulada Can programming be liberated from the von neumann style? A functional style and its algebra of programs. No trabalho, Backus critica o fato de que, mais de 30 anos depois da sua introdução, as arquiteturas de von Neumann ainda eram dominantes e exerciam enorme influência sobre o paradigma imperativo de linguagens de programação mais utilizadas, impedindo o desenvolvimento de outros modelos. Na sua opinião, as abordagens aplicativa ou funcional à programação seriam mais adequadas para o futuro e as tendências de pesquisa em arquitetura deveriam acompanhar a idéia. A expressão usada por Backus tornou-se bastante popular e passou a denotar, de maneira genérica, o fato de que a eficiência de processamento das máquinas com a concepção introduzida por von Neumann é limitada por problemas de comunicação entre a memória e as outras unidades.

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1939

Estados Unidos

ABC ou Máquina Atanasoff-Berry de John Atanasoff e Clifford Berry.

John Vincent Atanasoff e Clifford Berry, de Iowa State University, desenvolveram uma calculadora eletrônica dedicada para a resolução de sistemas de equações lineares simultâneas, denominado ABC (Atanasoff-Berry Computer). A máquina operava a 60 Hz. O uso de capacitores como dispositivos de memória nessa máquina, 60 palavras de 50 bits requerendo refreshing, antecipou a utilização de memórias dinâmicas. A memória secundária usava cartões perfurados, movidos pelo usuário. O processo de perfurar os cartões, por calor, apresentava uma alta taxa de erros, nunca inferior a 0,001% [2]. Atualmente (desde 1973), Atanasoff é reconhecido como o criador do computador moderno

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1943

Londres

Máquina Colossus de Tom Flowers

O uso de tele impressoras estava reservado ao Estado Maior, às SS e ao próprio Hitler. Este fato evidencia a importância que tinha a decifração destas mensagens. Para apoiar esta atividade foi lançado um projeto com o nome de código Robinson, supervisionado pelo Professor Max Newman, para a construção de um computador electrónico. O computador foi construído no Post Office Research Laboratories em Dollis Hill no Norte de Londres por uma equipa liderada pelo Dr Tommy Flowers. O computador foi denominado Colossus e entrou em funcionamento em dezembro de 1943. Introduzida, no leitor, a fita perfurada que continha a mensagem alemã cifrada o Colossus demorava cerca de duas horas a determinar qual a combinação que tinha sido utilizada para a cifra. Determinada a combinação a mensagem era introduzida numa "Tunny machine" que, de imediato, revelava o texto descriptado. Até ao final da WW II funcionaram em Bletchley Park 10 computadores Colossus. No final da WW II foram todos destruídos assim como os planos de construção. O Colossus era constituído por uma unidade de leitura de fita de 5 canais que funcionava com uma velocidade de 5.000 caracteres por segundo, uma unidade de saída construída com um teletipo, 2.500 válvulas e era um computador paralelo assíncrono. A velocidade do Clock (5kc/s) era regulada pela leitura da fita perfurada. A programação era cablada – wired - podendo alguns dos programas ser substituídos por outros. O Colossus foi o primeiro computador eletrónico programável construído pelo Homem. A réplica do Colossus reconstruída em 1996 e instalada em Bletchley Park, para um mesmo problema e programa, é 10 vezes mais rápida que um PC Pentium II.

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1946

Pensilvânia

ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Calculator) de John Mauchly e J. Presper Eckert

O Projeto ENIAC (Electronic Numerator, Integrator, Analyzer, and Computer), desenvolvido na Moore School of Electrical Engineering (University of Pennsylvania) foi desenvolvido entre 1943 e 1946. Esse computador, desenvolvido por John W. Mauchly) e J. Presper Eckert e equipe, pesava cerca de 30 toneladas e apresentava um consumo de 140 KW. Utilizava aritmética decimal, com memória de 20 acumuladores de 10 dígitos, cada dígito usando 10 bits para sua representação, armazenados em flip-flops (duas válvulas por bit). A programação era manual, através de 6000 chaves e plugs. A velocidade de operação era cerca de 1000 vezes mais rápida que a do Mark I. Havia unidades separadas para a execução de multiplicações (cerca de 3 ms) e para divisão e raiz quadrada. 104 registros podiam ser usados para constantes de 12 dígitos. Dados podiam ser entrados através de cartões perfurados, que também eram utilizados para saída. A máquina operava a 100 KHz. A patente para esse projeto só foi outorgada em 1964, mas em 1973 foi revogada, pois J. Mauchly reconhecidamente teve contato com o trabalho de Atanasoff, durante uma visita a Iowa.

J.P. Eckert era o engenheiro eletrônico que realizava as concepções de J. Mauchly. No projeto ENIAC, realizado através de um convênio militar com o US Army’s Ballistics Research Lab, ele teve papel fundamental em tornar operacional o conjunto de 18000 válvulas, 70000 resistores, 10000 capacitores, 6000 chaves e 1500 relés. Em Fevereiro de 1946, o ENIAC foi revelado para o público, e no verão daquele mesmo ano foi oferecido o curso Theory and Techniques for Design of Electronic Computers, com aulas por Eckert, Mauchly, Stibitz, von Neumann, e Aiken, entre outros. Vários novos projetos surgiram a partir desse curso.

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1949

Pensilvânia

EDVAC (do inglês Electronic Discrete Variable Computer)

Um sucessor do ENIAC com “ampla” capacidade de memória e que utilizava aritmética binária. A memória do EDVAC era composta por 1K(1024) palavras na memória principal (linha de atraso em mercúrio, tecnologia usada em outro projeto, o EDSAC) e 20K palavras de memória secundária (fio magnético). A tecnologia de armazenagem em linha de atraso em mercúrio, embora ampliasse a capacidade de armazenamento em relação aos flip-flops, era lenta, uma vez que convertia os sinais em som, que eram propagados pelo fluido. Entretanto, a sua velocidade de acesso era adequada aos processadores de então. A construção do EDVAC foi concluída em 1952, com cerca de 4000 válvulas, 10000 diodos a cristal, e 1024 palavras de 44 bits em memória ultrassônica; a sua velocidade de relógio era de 1 MHz

O EDVAC era composto pelos seguintes itens:

1. Leitor Gravador;
2. Unidade de controle com osciloscópio
3. Unidade para receber instruções de controle e de memória e encaminhá-los para outras unidades;
4. Unidade computacional para a realização de operações aritméticas;
5. Um cronometro;
6. Unidade de memória.

EDVAC foi entregue ao laboratório militar em agosto de 1949 e após vários ajustes, começou a operar até 1951. Em 1960, ele correu para mais de 20 horas por dia, com períodos sem erro de oito horas em média.

O computador foi concebido para ser a adição binária, subtração e multiplicação, divisão programada e automática.

[pic 11]